Nykyään algoritmit tuntevat ihmisen tarpeet ja räätälöivät kokemuksia vastaavasti. Musiikkipalvelut räätälöivät soittolistat. Jälleenmyyjät tarjoavat erityisiä tuotesuosituksia. Sosiaalisen median alustoilla on jatkuvasti laskettava seuraavaksi paras näytettävä sisältö reaaliajassa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Hyttysten inspiroima verenvalvontalaite
Bostonin yliopiston biolääketieteen insinööri Edward Damiano ja hänen kollegansa, mukaan lukien vanhempi tutkija Firas El-Khatib, ovat käyttäneet samanlaista logiikkaa lääketieteellisen haasteen ratkaisemiseksi: kuinka säännellä tyypin 1 diabetespotilaiden insuliini- ja glukagonitasoja automaattisesti reaaliajassa.
Ryhmä kehittää ja testaa yhdessä ryhmän kanssa Massachusetts General Hospital -laitoksessa laitetta, jota kutsutaan bioniseksi haimeksi. Vaikka nimi saattaa loihtia visioita Iron Manista ja superboteista, todellinen tuote on mukautus yleisiin työkaluihin, joita monet tyypin 1 diabetespotilaat jo käyttävät.
Tällä hetkellä potilaat käyttävät ulkoisia insuliinipumppuja, usein vatsassaan. Kannettava pumppu toimittaa käyttäjille insuliinia katetrin tai muoviputken kautta vatsan ihon alle, mutta se on tarkistettava säännöllisesti varmistaaksesi, että se toimii oikein nopeuksin. Yhdessä ihon alla oleva pumppu, katetri ja teräs- tai teflonneula muodostavat niin kutsutun "infuusiosarjan". Potilaat luottavat myös jatkuviin glukoosianturiin. Pieni anturi asetetaan ihon alle lähettimen kanssa, aivan kuten pumppu, ja pidetään paikoillaan nauha-apua muistuttavalla liimalla. Se tarkkailee glukoosinopeuksia ja välittää nämä tiedot ulkoiselle laitteelle sähköisen signaalin avulla. Tällä hetkellä potilaiden on myös seurattava anturin tarjoamia tietoja manuaalisesti.
Bioninen haima käyttää ohjausalgoritmia näiden kahden kappaleen yhdistämiseen. Se toimii silana jatkuvan glukoosianturin ja pumpun välillä poistaen jatkuvan tarpeen tarkistaa jompikumpi niistä.
Kuinka se toimii: anturi vangitsee henkilön verensokerin ja lähettää tiedot älypuhelimeen. Älypuhelimessa toimiva ohjausalgoritmi käyttää äskettäin saamiaan tietoja potilaan insuliini- ja glukagonitarpeiden määrittämiseen. Älypuhelin käyttää Bluetooth-signaalia lähettämään nämä tiedot kahdelle potilaan käyttämässä pumpussa, toisessa insuliinille ja toiselle glukagonille, jotka sitten antavat tarvittavat määrät kummastakin.
Älypuhelin kommunikoi Bluetooth-signaalin avulla kahdelle pumpulle, yhdelle insuliinille ja yhdelle glukagonille. (Bionic haimajoukkue) Algoritmi
Laitteen selkäranka on ohjausalgoritmi Damiano ja hänen tiiminsä ovat suunnitelleet. Aloitetaan tutustumalla muutamiin potilaiden avainparametreihin - ikään, painoon ja mikä tärkeintä, heidän verensokerin koostumukseen ja siihen, miten se muuttuu. Kun algoritmi on saanut nämä tiedot, se antaa viiden minuutin välein, 24 tunnin vuorokaudessa tarkan suosituksen 288 tärkeimmälle päivittäiselle päätökselle siitä, kuinka paljon insuliinia tai glukagonia niiden pumppujen tulisi vapautua potilaan verenkiertoon.
"Olemme innoissamme kehitettäessä lähestymistapaa, joka voi vähentää diabeteksen taakkaa", sanoo kliinisen ryhmän päätutkija Steven Russell.
Diabeetikot tarvitsevat insuliini-injektioita, kun heidän verensokeri on liian korkea, ja glukagonia, kun se on liian matala, jotta voidaan estää sellaisia tiloja kuin hyperglykemia ja hypoglykemia. "Kuolleet sängyssä" -oireyhtymä on harvinainen, mutta äkillinen, kuolettava verensokerin heilahtelu, jota voi esiintyä tyypin 1 diabeteksen nuoren nukkumisen aikana. Tällä hetkellä diabetespotilaiden on jatkuvasti ja manuaalisesti tarkkailtava verensokeriaan varmistaakseen, että se ei piikki tai pudota vaaralliselle tasolle. Kalifornian yliopiston San Franciscossa sijaitsevan lasten diabeteksen klinikan perustajan ja johtajan Saleh Adin mukaan keskimääräinen potilas tarkistaa verensokerinsa 4-10 kertaa päivässä.
Päivittäinen elämä bionisen haiman kanssa
Nykyisessä muodossaan käyttäjän on kalibroitava bioninen haima kahdesti päivässä piikkaamalla etusormi ja antamalla tippa verta, jotta se ilmoittaa glukoositasot ennen aamiaista ja illallista. Näitä arvoja käytetään vertailupisteinä. Käyttäjä voi myös ilmoittaa ateriat varoittamalla laitetta tulevista verensokerin muutoksista. Koko päivän ajan järjestelmä pyrkii saamaan potilaan mahdollisimman lähelle kohdennettua glukoositasoa. Käyttäjien on korvattava glukagoni- ja insuliinitarvintansa päivittäin täyttämällä pumppuissa olevat säiliöt, vaikka ryhmä toivoo, että tätä tapahtuu harvemmin, kun kentällä tehdään enemmän tieteellistä kehitystä. Lopullinen tavoite on kehittää bioninen haima, joka pystyy toimimaan täysin itsenäisesti.
"Kun muutat jatkuvasti päivittäisessä aikataulussa, tämä asia mukautuu jatkossakin kanssasi sopivassa aikataulussa", Damiano sanoo.
Tämä järjestelmä on yksi ensimmäisistä, joka on kyennyt antamaan sekä insuliinia että glukagonia. Ryhmän aiemmat versiot yhdessä muiden Cambridge Universityn, UC Santa Barbaran ja Virginian yliopiston laitteiden kanssa pystyivät toimittamaan insuliinia vain sen takia, kuinka epästabiili glukagon on liuoksessa.
Henkilökohtainen syy
Damianon 15-vuotiaalla pojalla Davidilla on tyypin 1 diabetes. Hänen diagnoosinsa lapsena inspiroi Damianoa tämän laitteen luomiseen.
"Kun poikani oli noin vuoden vanha, minusta kävi mielessä, että jollain tavoin voisin olla rooli hänen hoidonsa parantamisessa", Damiano kertoo kehon verenvirtauksen matemaattisesta mallista.
Hänen työnsä El-Khatibin kanssa bionisissa haimassa alkoi vuonna 2001, jolloin vaadittu tekniikka oli vielä kehitteillä. Insuliinipumppu oli jo olemassa, mutta jatkuva glukoosianturi, joka pystyi havaitsemaan verensokeritasot ihon alla, oli juuri syntymässä. Damiano keskittyi kappaleeseen, jonka hän tiesi voivansa muuttaa. "Laboratorioni otti järjestelmän hajut", hän sanoo.
Samalla kun hänen tiiminsä on työskennellyt laitteen tämän näkökohdan parissa, anturit ja muut elementit, joita tarvitaan tämän keksinnön toimimiseen, ovat edenneet samanaikaisesti. Yrityksillä, kuten Dexcom ja Medtronic, on hienostuneita antureita, jotka seuraavat jatkuvasti verensokeria. Yash Sabharwal ja hänen tiiminsä Xeris Pharmaceuticalsissa ovat kehittäneet tavan stabiloida glukagonia liuoksessa.
"Keinotekoinen haima, jossa on vain insuliinia, on kuin yrittäisi ajaa autoa, jossa sinulla ei ole kaasupoljinta eikä jarrua", sanoo Xeris Pharmaceuticalsin pääjohtaja Sabharwal. "Olemme kehittäneet glukagoniformulaation, joka voi olla vakaa kahden vuoden ajan verrattuna nykyiseen ratkaisuun, joka on sekoitettava reaaliajassa."
Laitteen testaaminen
Vuonna 2004 poistuttuaan Illinoisin yliopistosta Bostonin yliopiston professuuriksi Damiano aloitti valvonta algoritminsa testaamisen diabeettisissa sioissa. Hän mittasi, kuinka tarkasti se pystyi seuraamaan heidän verensokeritasojaan ja suositteli oikeita insuliiniannoksia tai glukagonia.
Joidenkin positiivisten tulosten jälkeen Damiano tapasi Russellin vuonna 2006, ja yhdessä he saivat FDA-tarkastusta ensimmäiseen ihmistutkimukseensa. He ovat suorittaneet kliinisiä tutkimuksia siitä lähtien, mukaan lukien jotkut, jotka testaavat laitetta aikuisille kotona ja lapsille kesäleirillä.
Yksi leiriläisistä, jotka testasivat bionista haimaa, pitää älypuhelimen, joka suorittaa algoritmin. (Bionic haimajoukkue) Ryhmä on pystynyt tutkimaan laitteen toimivuutta ja sopeutumista aktiiviseen elämäntapaan antamalla kokeiluhenkilöille mahdollisuuden olla "itse" ja kokea säännöllisiä rutiineja, ruokia ja harjoituksia. Samanaikaisesti he ovat huomanneet, että bioniset haima on tehokkaampi kuin käsikäyttöinen pumppujärjestelmä.
"Olemme jatkaneet algoritmin suorittamista sikojen kannettavalla tietokoneella, sen käyttämistä kannettavalla tietokoneella ihmisten kanssa, sen käyttämistä iPhonella, jotta ihmiset voivat kantaa sitä mukanaan", Damiano sanoo.
Leiriläiset, jotka käyttivät bionista haimaa yhdessä kokeista yhdessä pääkliinisen tutkijan Steven Russellin kanssa. (Katkera) Damiano ja Russell tekevät tutkimuksia Massachusettsin yliopistossa, Massachusettsin yleissairaalassa, Stanfordin yliopistossa ja Pohjois-Carolinan yliopistossa Chapel Hillillä vuoteen 2017 saakka. Vuonna 2016 tehdyssä tutkimuksessa tarkastellaan bionisen haiman käytön vaikutuksia potilaisiin vuoden aikana. vuosi.
"Kliinisissä tutkimuksissamme tapahtuu kaikenlaisia häiriöitä, koska se on mekaaninen rappeutuminen", Damiano sanoo, viitaten anturien aikakatkaisuun, tyhjiin insuliinipatruunoihin ja huonoihin yhteyksiin eri osien välillä. Hälytykset, jotka varoittavat käyttäjää, kun on olemassa jotain toimintahäiriöitä näiden ongelmien lieventämiseksi, mutta joukkue etsii keinoja estää niitä.
Seuraava vaihe: Täysin integroitu laite
Damiano pyrkii saamaan täysin integroidun laitteen - yhden iPhone 5 -kokoisen yksikön, jossa on insuliinipumppu, glukagonipumppu, anturi ja vastaanotin akkukäyttöisessä infuusioyksikössä - valmis ajoissa poikansa lähtöä yliopistoon vuonna 2018.
”Tyypin 1 diabetes vaatii ainutlaatuisen määrän ihmisiä. En voi ajatella mitään muuta tautia, jossa luovutamme lääkkeen potilaalle ja sanomme: "Sinä päätät kuinka paljon ottaa", Russell sanoo. "Meillä on mahdollisuus muuttaa diabeteksen hoidon paradigmaa."
"Ihmiset hoitavat nykyään verensokerinsa pimeässä", Damiano sanoo.
Tyypin 1 diabeteksen auttaminen on Damianon ensisijainen tavoite, mutta toivottavasti hänen tiiminsä työstä tulee hyötyä tyypin 2 diabeetikoille ja myöhemmin parantamaan sairaalassa käytettävien insuliinin tippujen tarkkuutta.
Kun täysin toimiva bioninen haima on saatavana, tyypin 1 diabetespotilaiden ja sairaiden lasten vanhempien ei tarvitse miettiä verensokeria sekunnissa.
"Jos viisivuotias juoksee 100 metrin päähän, saatat joutua säätämään hänen insuliiniaan", Adi sanoo. "Jos voimme viedä kaiken tämän pois, voimme palauttaa spontaanisuuden."
